3. Порядок виконання роботи

1 Визначають міцнісні та деформативні характеристики бетону й арматури. Одержані дані про матеріали заносять до журналу лаборатор­них випробувань.

2. Проводять обмірювання дослідної балки й результати записують у журнал випробувань.

Рисунок 6

3 Складають методику випробувань. Призначають ступені прикладання навантаження (звичайно 10 кН), час витримки елемента на кожному ступені навантаження, а також на яких етапах навантаження слід чекати досягнення розрахункових величин руйнування балки.

4 Встановлюють механічні вимірювальні прилади, записують їхні характеристики в таблицю журналу випробувань.

5 Проводять випробування дослідної балки до руйнування. У ході випробувань відліки по приладах заносять до таблиці показів приладів журналу випробувань.

6 Опрацьовують результати випробувань. За значеннями відліків приладів обчислюють напруження в арматурі, відносні деформації в бе­тоні та відносний прогин балки.

7 Після закінчення випробувань у лабораторному журналі приводять опис характеру руйнування балки і замальовують схему утворення похилих тріщин.

8 Виконують розрахунок дослідної балки згідно з фактичними міцнісними характеристиками бетону й арматури з урахуванням дійсних гео­метричних розмірів перерізу балки і площі арматури. При цьому визначають поперечну силу під час появи першої похилої тріщини і руйнуючої балку за похилим перерізом . Методику розрахунку на­ведено далі. Розрахунок виконують у журналі випробувань.

9 Порівнюючи результати випробувань балки з даними теоретичного розрахунку, обчислюють їхні розходження у відсотках.

10. На основі даних результатів випробувань роблять висновки, в яких описують причини руйнування балки, а також причини відхилення теоретично вирахуваних зусиль від зусиль, одержаних в результаті ви­пробувань.

4. Теоретичний розрахунок балки

Дослідну балку розраховують на міцність за похилими перерізами за першою групою розрахункових граничних станів і на згин - за другою групою граничних станів.

У разі згину елемента поблизу опор виникають головні розтягуючі напруження. Руйнування елемента, що згинається за похилим перерізом, відбувається внаслідок одночасної дії згинаючого моменту і попереч­ної сили на приопорній ділянці балки. Як наслідок, розвиваються внутрішні зусилля в арматурі, що перетинається похилою тріщиною, і в бетоні стисненої зони. І, зрештою, елемент, що згинається на приопорних ділянках, розділяється по частинах, з’єднаних бетоном стисненої зони і зв’язаних поздовжньою арматурою розтягненої зони, а також поперечними стержнями.

У загальному випадку загальна поперечна сила , що викли­кає руйнування балки за похилим перерізом, сприймається бетоном стисненої зони , поперечною арматурою і відігнутими стержнями (рисунок 7):

. (1)

Рисунок 7

У конструкціях, армованих зварними каркасами, відігнуті стержні, як правило, відсутні, тому поперечна сила сприймається бетоном стисненої зони і попе­речними стержнями. Тоді залежність (1) на­бирає вигляду

(2)

Перша похила тріщина в залізобетонній балці утворюється при досягненні головним розтягуючим на­пруженням границі міцності бетону на розтягування

(3)

Але, якщо при розрахунку балок без попередньо напруженої армату­ри по стадії ІІ головні розтягуючі напруження на нейтральній осі до­рівнюють за значенням сколюючим напруженням, то розрахунок зводиться до визначення сколюючих напружень

(4)

Насправді розподіл дотичних напружень має складніший характер, зв’язаний з порушенням зчеплення арматури з бетоном, непружними деформаціями стисненого бетону, роботою розтягнутого бетону та ін.

Для загального випадку завантаження, відстань від опори балки до сили замінюється довжиною горизонтальної проекції похилої тріщини. У разі дії двох зосереджених вантажів найбільш небезпечним похилим перерізом буде переріз з довжиною тріщини, що дорівнює , тоді зусилля, за якого має з'явитись похила тріщина, можна визначити за формулою

. (5)

Значення поперечної сили, що сприймається бетоном стисненої зони балки під похилою тріщиною, визначають за формулою

, (6)

де = 2 - дослідний коефіцієнт, узятий для важкого бетону;

- нормативний опір бетону розтягуванню,

, (7)

- кубикова міцність бетону;

; (8)

- проекція розрахункового похилого перерізу, - зусилля в поперечних стержнях, що припадає на одиницю довжини балки,

, (9)

- нормативний опір поперечної арматури при розрахунку на поперечну силу; - площа перерізу одного поперечного стержня; - число поперечних стержнів в перерізі елемента; - крок поперечних стержнів.

Тоді поперечна сила, що сприймається хомутами й бетоном в розрахунковому похилому перерізі,

. (10)